Studium elektrodialýzy s bipolárními membránami

Elektrodialýza s bipolárními membránami umožňuje vyrábět z odpadních roztoků solí odpovídající zředěnou kyselinu a hydroxid. Tyto produkty je následně možné začlenit zpět do zdrojové technologie a alespoň částečně snížit provozní náklady a ekologickou zátěž řady realizovaných procesů. Předkládaná disertační práce se zabývá experimentálním studiem tohoto procesu zaměřeným na využití heterogenních bipolárních a monopolárních membrán při zpracování solí silných elektrolytů. V rámci experimentální části práce bylo proměřeno a porovnáno pět různých konfigurací svazku elektrodialyzační jednotky s bipolární membránou. Na základě provedených měření byly poté popsány vnitřní migrační děje. Pro tříkomorovou konfiguraci svazku byl detailně studován vliv koncentrace produktů a proudové hustoty na množství a čistotu produkované kyseliny a hydroxidu. S využitím experimentálních dat byl navržen statistický regresní model procesu, který umožňuje predikci předpokládaného množství a čistoty vyráběných produktů pro kombinace jak koncentrací kyseliny a hydroxidu, tak i proudové hustoty. Dále byly proměřeny voltampérové charakteristiky bipolárních membrán a hledány jejich vazby na procesní charakteristiky elektrodialýzy s bipolární membránou. Bylo prokázáno, že poloha prvního inflexního bodu na U-I křivce v symetrickém i asymetrickém uspořádání je mírou průniku koiontů vrstvami BPM a lze ji využít pro prvotní kvalitativní odhad znečištění produktů EDBPM při provozu reálného membránového svazku.
Electrodialysis with the bipolar membrane is a process that allows recovery acid and base from corresponding salt. Produced acid and base can be used back in the waste salt source technology. Due to this fact, it is possible to decline the OPEX and to decrease the environmental impact of many chemical technologies. The present thesis focuses on the recovery of acid and base from the solution of strong electrolyte salt using heterogeneous bipolar membranes. During the experimental part, five different stack configurations were tested. Based on the data obtained, the basic migration effects in the membrane stack were described. The effects of current density and product concentration on both the purity and quantity of acid and base produced were studied in the three compartment configuration. Obtained experimental data were analyzed and used to generate a statistical prediction model of the process. Furthermore, the volt-ampere characteristics of the bipolar membrane were determined and correlated with the co-ion migration through the bipolar membrane and the coordinate value of the first plateau of U-I curve. The results show that the value of the first plateau can preliminary predict the quality of the product of electrodialysis with the bipolar membrane.
Fakulta chemicko-technologická
Dokončená práce s úspěšnou obhajobou